Стенд для исследования деформативно-напряженного состояния грунта при образовании скважин

(55 Е 02 О 1/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ В ИДЕТЕ СУДЛ Р СТ ОЕ ПГ 1 Ы И КО МИТ Е ТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИ И ГКНТ СССР(71) Институт горного дела СО АН СССР (72) А.К. Ткачук, Ю.Б, Рейфисов, В,В. Трубицин, А.Л. Исаков и В,А. Григоращенко (53) 624,131.37(088,8)(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАТИВНО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАЗОВАНИИ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к строительству и может использоваться для определения компрессионных характеристик при образовании скважин. Цель изобретения - расИзобретение относится к строительству и предназначено для исследования деформативно-напряженного состояния массива грунта и определения его компрессионных характеристик при образовании скважин, что необходимо для проектирования и расчета фундаментов из набивных свай,На фиг, 1 изображен стенд, общий вид; на фиг. 2 - узел на фиг, 1,Стенд содержит станину 1, на которой устанавливается корпус для образ.ов грунта 2, выполненный в виде набора металлических обойм 3, разного диаметра последовательно и соосно соединенных между собой посредством соединительных дисков 4, состоящих из металлических дисков и жестко прикрепленных к ним монтажных пластин 5. Для облегчения набора проб естественного ширение диапазона исследовании и повышение точности определения напряжений и деформаций грунта, В стенде содержащем корпус в виде набора последовательно и соосно установленных по его высоте металлических обойм 3, последние выполнены с диаметрами. увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками (СКД) 4. Для имитации давления СКД 4 снабжены пневмо- или гидрокамерами 12, прикрепленными к их нижней поверхности,. или грузами 10, установленными сверху. Между МО 3 установлены индикаторы перемещений 16 (ИП) закрепленные на СКД 4; На концах штоков ИП 16 размещены датчики напряжений 18 на разном расстоянии от оси скважины, образуемой пневмопробойникол 8. 2 з,п, флы, 2 ил. грунта нижние торцы обойм 3 заострены. Основные обоймы 3 ступенчатого корпуса 2 могут быть выполнены из двух или нескольких секций одинакового диаметра, что позволяет получить большое количество результатов и исследовать поведение грунтового массива под подошвой мелкозаглубленного фундамента, премыкающего к заглубленной строительной конструкции, Во избежание эффекта открытой поверхности к верхней и нижней обоймам прикреплены верхняя 6 и нижняя 7 крышки, В верхней крышке 6 предусмотрено отверстие для прохождения рабочего органа 8 (например, пневмопробойника), образующего скважину. Для точного движения предусмотрены направляющие стоики 9. Монтажные пластины 5 жестко прикреплен 1730353ные к дискам 4 на их внешнем и внутреннемдиаметрах несут следующие функции,Во-первых обеспечение соосности и соединения обойм между собой, В тех случаяхкогда имитация бытового давления грунтаили нагрузки от существующего фундамента осуществляется, например, посредствомгрузов 10 между верхним торцом обоймы 3и нижней поверхностью диска 4 имеетсяслой грунта (фиг, 2), толщина которогобольше величины возможной деформациигрунта.Во-вторых, имитация бытового давления или давления от существующих фундаментов с помощью соединительных дисковможет осуществляться, например, посредством пневмо- или гидрокамер. Тогда соединительные диски 4 через монтажныепластины 5 жестко соединяются с обоймами3, например, болтами 11.В этом случае к нижней поверхностисоединительного диска 4 прикрепленапневмо- или гидрокамера 12, а на верхнейповерхности установлен манометр 13 дляфиксации давления в камере 12, или давления на поверхность пробы грунта.В третьих на внешней стороне соединительного диска в верхней части монтажнойпластины установлена, например втулка14, для монтажа с помощью зажимного винта 15 индикатора часового типа 16,йток индикатора 16 жестко соединен ссоединительной тягой 17, прикрепленнойдругим концом к датчику напряжения 18,Провода от датчика напряжения 18 помещены внутри соединительной тяги 17 и черезотверстие во втулке 14 соединены с регистрирующей аппаратурой (на фиг. не показано). Тяга 17 расположена в пазе диска 4 и наконтакте проб грунта 2, что снижает трениетяги о грунт и повышает точность измерений,Исследование деформативно-напряженного состояния массива грунта и определение его прочных характеристик настенде производится следующим образом,На полигоне в обоймы 3 отбираютсяпробы естественного грунта 2, Обойма 3 (нафиг. 1 - нижняя) может состоять из двух илинескольких секций одинакового диаметра,что позволяет получить большое количестворезультатов измерений и исследовать поведение грунтового массива под подошвоймелкозаглубленного фундамента, примыкающего к заглубленной строительной конструкции, На станину 1 устанавливаетсянижняя крышка 7, а которой крепится нижняя секция обоймы 3. Для сборки секций иустановки датчиков давления на нижнююсекцию монтируется соединительный диск 4, монтажные пластины 5 которого обеспечивают соосность соединения секций. Затем на необходимом расстоянии от оси обоймы в грунт устанавливаются датчики 5 напряжений 18, которые через соединительные тяги 17 крепятся к штокам индикаторов часового типа 16. Неподвижная часть индикаторов 16, фиксируется, например, во втулке 14 прижимным винтом 15, при этом 10 втулка 14 крепится посредством монтажныхпластин 5 к соединительным дискам 4. Установка индикаторов 16 на дисках 4 позволяет повысить точность получаемых результатов, так как диски имеют большую жесткость в 15 радиальном направлении, чем обоймы, Датчики напряжений 18 подсоединяются к регистрирующей аппаратуре. Затем на соединительный диск 4 устанавливается следующая секция с грунтом.20 Порядок установки датчиков напряжения, индикаторов и соединительных дисков повторяется, На верхнюю секцию обоймы 3 устанавливается соединительный диск 4, позволяющий соединить соосно обоймы 25 разного диаметра. В тех случаях когдаимитация бытового давления грунта или нагрузки от существующего фундамента осуществляется посредством грузов 10 (фиг.1 - нижняя секция, фиг. 2) между верхним 30 торцом обоймы 3 и нижней поверхностьюдиска 4 образуют слой грунта, толщина которого больше величины возможной деформации грунта в этой обойме. Операции по монтажу датчиков 18, индикаторов 16 тяг 17 35 и дисков 4 повторяются. На соединительный диск 4 устанавливаются например, грузы 10, выполненные в виде колец, внешний диаметр которых не превышает диаметра нижней монтируемой обоймы, а внутренний 40 больше верхней монтируемой обоймы,Грузы 10 позволяют имитировать различные бытовые давления в грунте или давления от существующих фундаментов, что значительно расширяет диапазон возмож ных исследований. После этого во внутреннюю часть соединительного диска 4 устанавливается следующая обойма с пробой грунта. Обойма устанавливается с возможностью плотного контакта проб между 50 собой и с датчиками напряжений, При таком(ступенчатом) соединении обойм значительная часть длины тяг 17, находится в пазах дисков 4, Это уменьшает длину тяг в грунте и сокращает силы трения между грунтом и 55 соединительными тягами, что повышаетточность измерений.В случаях, когда необходима более равномерная нагрузка нэ массив грунта, имитирующая бытовое давление или давление от существующих фундаментов используетсяпневмо- или гидрокамеры монтирующиесяк нижней поверхности диска 4(фиг, 1 - средняя обойма).В этих случаях обоймы жестко соединяются между собой через монтажные пластины 5, например, болтами 11. При этом пробагрунта отбирается так, чтобы между верхнимторцом обоймы и верхней поверхностью пробы оставался зазор для размещения пневмоили гидрокамеры 12, Через предусмотренное 10в диске отверстие камера 12 соединена с монометром 13, позволяющим фиксироватьдавления на поверхности грунтового массива, В камере 12 создается необходимое давление, имитирующее бытовое давление от 15существующего фундамента, контролируемое посредством манометра 13, Затем операции по монтажу стенда продолжаются втой же последовательности.На верхнюю обойму с грунтом для избежания влияния открытой поверхности напроводимые исследования монтируетсяверхняя крышка б с направляющими стойками 9, По оси образованного блока грунта.рабочим органом 8 (например, пневмопробойником) вытрамбовывается скважина.Регистрирующей аппаратурой определяются напряжения в грунте на соответствующих расстояниях от оси скважины ификсируются индикаторами часового типа 3016 перемещения датчиков напряжения 18,Датчики напряжений изготовляются такимобразом, чтобы их средняя плотность былаблизка к плотности грунта.По результатам измерений перемещений датчиков напряжения строится графикзависимости объемного уплотнения грунтаот расстояния до оси скважины,Затем строится график изменения напряжений С в зависимости от расстояния до 40оси скважины,По этим графикам определяется компрессионная зависимость и строится компрессионная диаграмма 0 = 1/о Возможность моделировать влияние подземных сооружений и имитировать давление от существующих фундаментов позволяет существенно расширить диапазон исследований,Повышение точности измерения пои определении компресионных характеристик грунта позволяет повышать расчетную несущую способность свай, за счет чего на 10 - 15 уменьшить расход материалов и трудозатрат при образовании свайных фундаментов сооружений.Формула изобретения1. Стенд для исследования деформативно-напряженного состояния грунта при образовании скважин, включающий корпус для размещения образца грунта, выполненный в виде набора цилиндрических обойм последовательно и соосно размещенных по высоте корпуса, верхнюю и нижнюю крышки и измерительную аппаратуру в виде датчиков напряжения и соединенных с ними индикаторов перемещений, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона исследований и повышения точности определения напряжений и деформация в грунте, обоймы выполнены с диаметрами, увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками, на которых установлены индикаторы.2. Стенд по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен съемными грузами, размещенными на соединительных дисках, установленных с зазором относительно верхнего торца нижележащей обоймы,3. Стендпоп.1, отличающийся тем, что он снабжен пневмо- или гидрокамерами, прикрепленными к нижней поверхности соединительных дисков, которые жестко соединены с обоймами,1730353 1 б Кдактор Е.Зубиетова Корректор О,Ципле Заказ 1499 Тираж П ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская н